Resistansi dan Konduktivitas Karakterisasi Lapisan Tipis SnO

22 Bila pada ujung-ujung semikonduktor dihubungkan dengan beda potensial maka akan timbul medan listrik pada setiap titik di dalam semikonduktor tersebut yang menghasilkan arus listrik I. secara matematis, arus yang mengalir pada semikonduktor adalah R V I = ………………………………………… .8 dengan I Ampere adalah arus listrik, V Volt merupakan beda potensial ujung- ujung semikonduktor, sedangkan R Ω merupakan resistansi yang menyatakan karakteristik semikonduktor. Menurut hokum Ohm, rapat arus J sebanding dengan kuat medan listrik E. Secara matematis ditulis : E J σ = ………………………………………….9 dengan J merupakan rapat arus Am 2 , σ merupakan konduktivitas listrik semkonduktor Ω -1 m -1 dan E merupakan kuat medan listrik Vm. rapat arus yang mengalir pada semikonduktor adalah : A I J = ………………………………………….10 dengan A adalah luas penampang semikonduktor m -2 . Bila kuat medan listrik dalam suatu semikonduktor dianggap serba sama maka kuat medan listrik adalah : l V E = ………………………………………..11 dengan l merupakan panjang semikonduktor m. Dengan mensubstitusikan persamaan 5 ke dalam persamaan 3, diperoleh l V J σ = ……………………………………...12 23 Dengan menganggap arus I terdistribusi secara merata pada luasan A, maka arus total I : l A I σ = V ……………………………………..13 Didefinisikan resistivitas bahan semikonduktor ρ berbanding terbalik dengan konduktivitas σ, secara matematis : σ ρ 1 = …………………………………….…14 Hubungan arus I dengan beda potensial V adalah I A l V ρ = ……………………………………15 Sehingga hubungan antar resistansi R dan resistivitas ρ adalah : Van Vlack, 1991 A l R ρ = …………………………………….16 dengan ρ adalah resistivitas Ωm dan R adalah resistansi Ω. Bahan lapisan tipis S n O 2 yang baik sebagai sensor gas adalah yang mempunyai nilai resistansi kecil, karena sensitivitas suatu sensor gas ditunjukkan oleh nilai resistansinya.

2.3.2. Scanning Elektron Mikroscope SEM dan Energy Dispersive X-Ray

Spektroscopy EDXS Alat-alat electron microbeam digunakan untuk menentukan struktur morfologi dan kompisisi kimia bahan sampel dalam orde kurang dari beberapa mikron. Sejak tahun 1800, analisis lapisan tipis pada batuan masih menggunakan 24 polarizing atau petrografic microscope, yaitu suatu alat tradisional dalam geologis ilmu bumi. Dalam penggunaanya alat ini mampu bekerja dalam dua dimensi, taksiran dari kandungan kimia pada mineral, observasi mengenai ukuran lapisan dan tekstur permukaan. Tetapi dalam kenyataanya alat ini belum mampu untuk mengungkapkan secara terperinci mengenai struktur kulit dari sampel, dalam hal ini diperlukan pengukuran dalam tiga dimensi. Dalam perkembangannya saat ini sistem SEM dan teknik EDX telah lebih maju. Hal ini dapat dilihat dari kemampuannya dalam menganalisis lapisan tipis telah mencapai orde kurang dari beberapa mikron dan mampu mengenali serta melihat struktur pori-pori kulit mineral-mineral yang sangat kecil. Manfaat lain dari SEM adalah mudah dalam preparasi sampel, mempunyai medan yang besar dan resolusi yang tinggi serta memiliki perbesaran yang cukup signifikan banyak analisis SEM pada batuan yang mempunyai perbesaran antara 10000x sampai 20000x. Semuanya ini sangat penting dalam membantu karakteristik bahan sampel. Karakteristik bahan pada sistem SEM adalah karakteristik morfologi dan analisis komposisi kimia dengan teknik EDX. Karakteristik morfologi ini adalah pengamatan struktur permukaan lapisan tipis sedangkan karakteristik komposisi kimia adalah untuk mengetahui prosentase kandungan unsur-unsur kimia pada lapisan tipis. Kedua karakteristik ini memanfaatkan pancaran sinar-x dan elektron sekunder yang dipancarkan oleh specimen akibat dari tumbukan berkas elektron berenergi tinggi dengan sampel. Sinar-x mempunyai karakteristik energi atau panjang gelombang tertentu, yang dapat dideteksi menggunakan detektor sinar-x